CN103883494B - 一种大功率液压驱动压裂泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率液压驱动压裂泵，能够满足大功率压裂作业的要求，能解决压裂车组因为车辆过多而在井场难于布置的问题，同时能够解决压裂泵使用寿命过短及单车与单桥重量超过国家标准的问题。其技术方案：泵缸和油缸串联，油缸两端布置泵缸；油缸两端连接阀箱B和阀箱C，阀箱B和阀箱C用液压管连接到液压系统的换向总成；泵缸端部安装阀箱A和阀箱D，阀箱A和阀箱D进口通过管线连接到压裂液进口，阀箱A和阀箱D出口通过管线连接到压裂液出口；阀箱A和阀箱C用拉杆连接，阀箱B和阀箱D用拉杆连接。本发明能将单台压裂泵车功率提高4～7倍；通过增加泵的冲程长度来减小压裂泵冲次，从而延长压裂泵使用寿命。

Description

一种大功率液压驱动压裂泵

技术领域

本发明涉及一种油气田开发用作业设备，特别涉及一种大功率液压驱动压裂泵。

背景技术

压裂车组由压裂泵车、混砂车、仪表车、管汇车和运砂车组成。国外已经形成完善的压裂施工作业辅助装备配套系统，包括连续输砂、配液、工具及液体处理系统等。油气井压裂，尤其是大型压裂，需要大排量高泵压，通常压裂作业施工排量达到3～16m³/min，工作压力30～130MPa，施工液量达到万方等级，砂量达到千方级别。单台压裂泵车难以满足需要，因此压裂车组需要多台压裂泵车联合工作，一个压裂车组通常需要配置4～10台压裂泵车才能满足工作需要。页岩气开发对压裂要求很高，其压裂液压力可达100MPa，压裂液消耗可达10000m³。常规压裂车组难以满足页岩气开发要求，通常需要多个压裂车组联合作业，车辆数目往往在10台以上，这很大程度上限制了页岩气开发的发展。

完井作业中，水平井多段压裂成为目前和今后主要的施工模式，2011年中国压裂施工作业总量在4万井层左右，大型和超深层施工作业量每年以15％的速度增长。我国油气区域大量集中在丘陵和山区，施工道路、井场面积和水源的供应受到较大限制，车载压裂装备成为必备条件，大功率装备成为优选条件。专利CN201310700277.0公布了一种大功率液压驱动压裂泵系统，该系统有效地减少了压裂车组的数量，能够利于车组在井场的布置同时能够节省车队运输成本。本发明根据专利CN201310700277.0提出了一种大功率液压驱动压裂泵，能够实现单台泵车满足大功率压裂作业的要求。

现有压裂泵车均采用曲轴-连杆机构驱动柱塞，由于车载重量和空间的限制，柱塞的有效行程一般在120mm以内，设计中只能以提高冲次的方式来加大流量，但是冲次的提高同时会加快压裂泵的疲劳损伤，降低压裂泵的使用寿命。另一方面，为提高压裂作业的工作效率，目前采用多井眼“拉锁式压裂”使每段压裂的间隔时间缩短到20分钟。压裂装备工况由“间歇”向“连续”过渡，更新周期从过去的8～10年缩小到现在的3～4年。因此，长冲程、多缸和加固结构是压裂泵解决压裂泵疲劳寿命的有效途径，也是压裂泵的发展趋势。

发明内容

本发明的目的：为了实现单台泵车满足大功率压裂作业的要求，以及提高压裂泵的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种大功率液压驱动压裂泵系统，是由阀箱A、泵缸、泵缸支座、端盖、阀箱B、油缸、油缸支座、阀箱C、拉杆、底板、减振器、车台、阀箱D、液压管、液压油进口、液压油出口、换向总成、柱塞、活塞、压裂液进口、压裂液出口组成，其特征在于：油缸两端安装阀箱B和阀箱C；阀箱A设置在靠近阀箱B一侧，阀箱A与泵缸螺纹或者螺栓连接，泵缸端部与端盖用螺纹或者螺栓连接；阀箱D设置在靠近阀箱C一侧，阀箱D与泵缸螺纹连接；活塞两端安装柱塞，用螺纹连接，活塞设置于油缸内，柱塞从油缸穿过阀箱B、阀箱C和端盖，延伸到泵缸内；阀箱A和阀箱C钻孔，用拉杆连接；阀箱B和阀箱D钻孔，用拉杆连接，拉杆(9)两端用螺母固定；换向总成通过液压管连接到阀箱B和阀箱C，换向总成端部设置液压油进口和液压油出口；阀箱A和阀箱D进口通过管线连接到压裂液进口；阀箱A和阀箱D出口通过管线连接到压裂液出口；泵缸通过泵缸支座连接到底座，油缸通过油缸支座连接到底座；底座与车台之间设置减振器，并用螺栓连接。

本发明具有的有益效果是：(1)取消了发动机和机械传动部件，压裂泵的重量降低，容易满足单车与单桥重量的国家标准；(2)泵缸和油缸数量根据车台宽度设计，在不改变泵缸和油缸直径的情况下，可以通过增加数量来增大总排量；(3)泵缸和油缸高度小，可以在车台上布置多层，从而成倍的增加总排量；(4)泵缸和油缸有效行程可以根据车身长度设计，行程可达2.5m，极大的减小了油缸换向频率，液压部件寿命增加，流量脉动频率降低；(5)液压轴向推力由拉杆承受，泵缸和油缸与阀箱的连接只需要满足高压密封条件，设计制造难度降低。

附图说明

图1为本发明结构正视图。

图2为本发明结构俯视图。

图中：1.阀箱A；2.泵缸；3.泵缸支座；4.端盖；5.阀箱B；6.油缸；7.油缸支座；8.阀箱C；9.拉杆；10.底座；11.减振器；12.车台；13.阀箱D；14.液压管；15.液压油进口；16.液压油出口；17.换向总成；18.柱塞；19.活塞；20.压裂液进口；21.压裂液出口。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1、图2对本发明作以下描述：

如图1、图2所示，油缸6两端安装阀箱B5和阀箱C8，油缸6一端采用螺纹连接，另一端采用螺栓连接，阀箱B5和阀箱C8用螺纹连接和螺栓连接两种方式交错使用，这样能够使得油缸6布局更加紧凑。阀箱A1设置在靠近阀箱B5一侧，阀箱A1与泵缸2螺纹连接，泵缸2端部与端盖4用螺栓连接。阀箱D13设置在靠近阀箱C8一侧，阀箱D13与泵缸2螺纹连接。活塞19两端安装柱塞18，用螺纹连接，活塞19设置于油缸6内，柱塞16从油缸6穿过阀箱B5、阀箱C8和端盖4，延伸到泵缸2内。阀箱A1和阀箱C8钻孔，用拉杆9连接，拉杆9两端用螺母固定。阀箱B5和阀箱D13钻孔，用拉杆9连接。这样，压裂液和液压油产生的轴向推力由拉杆9承受，泵缸2、油缸6与阀箱A1、阀箱B5、阀箱C8和阀箱D13的连接只需要满足高压密封条件，设计制造难度降低。换向总成17通过液压管14连接到阀箱B5和阀箱C8，换向总成17端部设置液压油进口15和液压油出口16。阀箱A1和阀箱D13进口通过液压管线连接，并连接到压裂液进口20；阀箱A1和阀箱D13出口通过液压管线连接，并连接到压裂液出口21。泵缸2通过泵缸支座3连接到底座10，油缸6通过油缸支座7连接到底座10；底座10与车台12之间设置减振器11，并用螺栓连接

本发明的原理是：液压油通过液压油进口15进入到换向总成17，换向总成17将液压油分配到油缸6，推动活塞19运动；活塞19推动柱塞18向泵缸2运动，柱塞18压缩泵缸2容积并排出压裂液；当活塞19运动到止点时，换向总成17将油缸6内做功后的液压油联通到液压油出口16，并从活塞19相对的一侧通入动力液压油。在换向总成17控制下，多个油缸6协同工作，压裂液流量平稳。压裂液通过压裂液进口20进入泵缸2加压后由压裂液出口21集中排出。

Claims (5)

1.一种大功率液压驱动压裂泵，由阀箱A(1)、泵缸(2)、泵缸支座(3)、端盖(4)、阀箱B(5)、油缸(6)、油缸支座(7)、阀箱C(8)、拉杆(9)、底座(10)、减振器(11)、车台(12)、阀箱D(13)、液压管(14)、液压油进口(15)、液压油出口(16)、换向总成(17)、柱塞(18)、活塞(19)、压裂液进口(20)、压裂液出口(21)组成，其特征在于：油缸(6)两端安装阀箱B(5)和阀箱C(8)；阀箱A(1)设置在靠近阀箱B(5)一侧，阀箱A(1)与泵缸(2)螺纹或者螺栓连接，泵缸(2)端部与端盖(4)用螺纹或者螺栓连接；阀箱D(13)设置在靠近阀箱C(8)一侧，阀箱D(13)与泵缸(2)螺纹或者螺栓连接；活塞(19)两端安装柱塞(18)，用螺纹连接，活塞(19)设置于油缸(6)内，柱塞(18)从油缸(6)穿过阀箱B(5)、阀箱C(8)和端盖(4)，延伸到泵缸(2)内；阀箱A(1)和阀箱C(8)用拉杆(9)连接；阀箱B(5)和阀箱D(13)用拉杆(9)连接；换向总成(17)通过液压管(14)连接到阀箱B(5)和阀箱C(8)，换向总成(17)端部设置液压油进口(15)和液压油出口(16)；阀箱A(1)和阀箱D(13)进口通过管线连接到压裂液进口(20)；阀箱A(1)和阀箱D(13)出口通过管线连接到压裂液出口(21)；泵缸(2)通过泵缸支座(3)连接到底座(10)，油缸(6)通过油缸支座(7)连接到底座(10)；底座(10)与车台(12)之间设置减振器(11)，并用螺栓连接。

2.根据权利要求1所述大功率液压驱动压裂泵，其特征在于，阀箱B(5)和阀箱C(8)之间安装至少3个油缸(6)，油缸(6)一端用螺纹连接，另一端用螺栓连接，阀箱B(5)和阀箱C(8)上螺纹连接和螺栓连接两种方式交错布置。

3.根据权利要求1所述大功率液压驱动压裂泵，其特征在于，阀箱A(1)和阀箱C(8)钻孔，用拉杆(9)连接，拉杆(9)两端用螺母固定；阀箱B(5)和阀箱D(13)钻孔，用拉杆(9)连接，拉杆(9)两端用螺母固定。

4.根据权利要求1所述大功率液压驱动压裂泵，其特征在于，泵缸(2)与泵缸支座(3)以焊接方式连接，泵缸支座(3)与底座(10)之间用螺栓连接。

5.根据权利要求1所述大功率液压驱动压裂泵，其特征在于，油缸(6)与油缸支座(7)以焊接方式连接，油缸支座(7)与底座(10)用螺栓连接。